消息队列 (msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl)的使用

news2025/1/8 6:20:11

如何使用 ftok 函数生成消息队列、共享内存或信号量所需的唯一标识符（键值）

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
//声明两个 key_t 类型的变量 key1 和 key2。key_t 是一个整数类型，用于表示键值。
	key_t key1,key2;
//ftok 函数用于根据文件路径和项目标识符生成一个唯一的键值。
//ftok(".", 10) 和 ftok(".", 20) 分别生成了两个不同的键值，
//"." 表示当前目录，10 和 20 是项目标识符，保证生成不同的键值。
	key1 = ftok(".",10);
	key2 = ftok(".",20);
	printf("key1 = %d\n",key1);
	printf("key2 = %d\n",key2);
}

`ftok` 函数详解：

ftok 函数的作用是根据给定的文件路径和项目标识符生成一个唯一的 key_t 值，这个键值在创建消息队列、共享内存、信号量时作为标识符。该键值确保在同一系统中，不同的程序能够通过该键值来识别同一个资源。

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

pathname：指定用于生成 key_t 的文件路径。一般来说，我们可以选择现有的文件路径。为了避免影响文件系统，通常选择当前目录 "." 或某个特定的路径。
proj_id：一个项目标识符，用于区分不同的资源。它通常是一个整数值（如 10 和 20）。即使文件路径相同，只要 proj_id 不同，ftok 生成的键值也会不同。

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
	key_t key1,key2;
	int msgid1,msgid2;
	
	//1. 申请消息队列的key值
	key1 = ftok(".",10);
	key2 = ftok(".",20);
	printf("key1 = %d\n",key1);
	printf("key2 = %d\n",key2);
	
	//2. 根据key值申请ID号
	msgid1 = msgget(key1,IPC_CREAT|0666);
	printf("msgid1 = %d\n",msgid1);
	
	msgid2 = msgget(key2,IPC_CREAT|0666);
	printf("msgid2 = %d\n",msgid2);
	
	return 0;
}

msgid1 = msgget(key1, IPC_CREAT | 0666);
- msgget 函数用于获取或创建一个消息队列。如果消息队列已经存在，它会返回一个消息队列的 ID。如果消息队列不存在，它会根据 key1 创建一个新的消息队列。
- IPC_CREAT 是一个标志，表示如果消息队列不存在，则创建一个新的消息队列。0666 是权限位，表示消息队列的访问权限。0666 表示所有用户均可读写消息队列。
- msgid1 保存创建或获取的消息队列 ID。msgid2 = msgget(key2, IPC_CREAT | 0666);
- 同上，根据 key2 创建或获取第二个消息队列，msgid2 保存第二个消息队列的 ID。

msgget：该函数用于创建或访问一个消息队列，返回一个消息队列的标识符（ID）。
```
int msgget(key_t key, int msgflg);
```
- key：消息队列的键值（由 ftok 函数生成）。
- msgflg：控制消息队列创建或访问的标志，常用标志包括：
  - IPC_CREAT：如果消息队列不存在，则创建一个新的消息队列。
  - IPC_EXCL：和 IPC_CREAT 一起使用，表示如果消息队列已存在则返回错误。
  - 0666：指定消息队列的访问权限。

利用消息队列 (`msgget`, `msgsnd`, `msgrcv`, `msgctl`) 实现进程间通信（IPC）的基本操作

发送消息程序 (`msgsend.c`)

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义消息的结构体
struct msgbuf {
    long mtype;       // 消息类型（必须为正整数）
    char mtext[50];   // 消息内容
};

int main() {
    key_t key;
    int msgid, ret;
    
    // 0. 定义消息变量，并赋值
    struct msgbuf buf;
    buf.mtype = 10;  // 设置消息类型为10
    bzero(&(buf.mtext), 50);  // 清空消息内容
    strcpy(buf.mtext, "hello"); // 设置消息内容为 "hello"
    
    // 1. 获取消息队列的 key 值
    key = ftok(".", 10);  // 使用当前目录和项目标识符10生成key
    printf("key = %d\n", key);
    
    // 2. 根据 key 值获取消息队列的 ID
    msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);  // 创建消息队列并设置权限
    printf("msgid : %d\n", msgid);
    
    // 3. 将数据发送到消息队列中
    ret = msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.mtext), 0);  // 发送消息
    if (ret == -1) {
        printf("msgsnd error!\n");
        exit(1);
    }
    
    return 0;
}

msgsnd(msgid, &buf, strlen(buf.mtext), 0): 向消息队列发送一条消息，mtype 是消息类型，mtext 是消息内容。strlen(buf.mtext) 用于传递消息内容的长度。

接收消息程序 (`msgrcv.c`)

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义消息的结构体
struct msgbuf {
    long mtype;       // 消息类型（必须为正整数）
    char mtext[50];   // 消息内容
};

int main() {
    key_t key;
    int msgid;
    int ret;
    struct msgbuf buf;
    bzero(&(buf.mtext), 50);
    
    // 1. 获取消息队列的 key 值
    key = ftok(".", 10);  // 使用当前目录和项目标识符10生成key
    printf("key = %d\n", key);
    
    // 2. 根据 key 值获取消息队列的 ID
    msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);  // 获取消息队列ID
    printf("msgid : %d\n", msgid);
    
    // 3. 从消息队列接收数据
    ret = msgrcv(msgid, &buf, sizeof(buf.mtext), 10, 0);  // 接收指定类型的消息
    if (ret < 0) {
        printf("msgrcv error!\n");
    }
    
    // 打印接收到的消息内容
    printf("buf.mtext = %s\n", buf.mtext);
    
    // 4. 删除消息队列
    msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);  // 删除消息队列
    return 0;
}

msgrcv(msgid, &buf, sizeof(buf.mtext), 10, 0): 从消息队列接收消息，指定接收类型为 10，并将接收到的消息存储在 buf.mtext 中。sizeof(buf.mtext) 表示接收消息的最大长度。msgrcv 会阻塞等待消息，直到接收到指定类型的消息。
msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL): 删除消息队列。

关键点总结：

消息队列的创建与访问：
- 通过 ftok() 获取一个唯一的键值（key）。
- 通过 msgget() 使用 key 获取或创建消息队列。
发送消息：
- 使用 msgsnd() 将消息发送到消息队列。消息由 mtype（类型）和 mtext（内容）组成。
接收消息：
- 使用 msgrcv() 从消息队列中接收消息，消息根据 mtype 被选取。
删除消息队列：
- 使用 msgctl() 删除消息队列。